Utilización de Áridos Reciclados Para La Fabricación de Hormigón Hidráulico

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UTILIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS PARA LA FABRICACIÓN DE HORMIGÓN HIDRÁULICO 1.1 Resumen El presente trabajo tiene la intención de estudiar la sustitución parcial de áridos gruesos naturales por árido grueso reciclado (RCA, según siglas en inglés recycled concrete agregate). La finalidad de la investigación es proponer hasta qué por ciento se puede sustituir el árido grueso por estos RCA para obtener hormigones de 25MPa para ser utilizado en la propia planta objeto de esta investigación. Para ello se obtuvo el material reciclado de la trituración de piezas de paneles de hormigón no conformes de la Planta de Prefabricado IMS, ubicada en Santa Clara, Cuba. Se realizó un estudio de las propiedades físicas y mecánicas del material reciclado, para su empleo en la fabricación de hormigón. Sustituyendo un 10, 20 y 30% del árido grueso natural por el RCA, analizando así su comportamiento físico y mecánico del hormigón hidráulico fabricado a diferentes edades. Concluyendo que en el entorno de sustitución estudiado se mantuvo una ganancia en resistencia a compresión, siempre creciente en comparación con la muestra patrón. Mientras que la absorción se comportó de manera favorable en comparación con la muestra patrón. Con el empleo de dicho material se amplía la perspectiva del uso de áridos reciclados e impulsa la utilización de materiales de construcción no convencionales, buscando soluciones a problemas de la sociedad al elaborar nuevos hormigones sustituyendo parcialmente el consumo de materias primas escasas o no renovables ubicadas en sitios distantes, reduciendo el incremento de costos que ello conlleva y aportando a la innovación y desarrollo, con el consecuente beneficio económico y alto impacto social y ecológico.

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Es un proyecto de ciencias que trata de usar materiales reciclados

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UTILIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS PARA LA FABRICACIÓN DE HORMIGÓN HIDRÁULICO

1.1 ResumenEl presente trabajo tiene la intención de estudiar la sustitución parcial de áridos gruesos naturales por árido grueso reciclado (RCA, según siglas en inglés recycled concrete agregate). La finalidad de la investigación es proponer hasta qué por ciento se puede sustituir el árido grueso por estos RCA para obtener hormigones de 25MPa para ser utilizado en la propia planta objeto de esta investigación. Para ello se obtuvo el material reciclado de la trituración de piezas de paneles de hormigón no conformes de la Planta de Prefabricado IMS, ubicada en Santa Clara, Cuba. Se realizó un estudio de las propiedades físicas y mecánicas del material reciclado, para su empleo en la fabricación de hormigón. Sustituyendo un 10, 20 y 30% del árido grueso natural por el RCA, analizando así su comportamiento físico y mecánico del hormigón hidráulico fabricado a diferentes edades.Concluyendo que en el entorno de sustitución estudiado se mantuvo una ganancia en resistencia a compresión, siempre creciente en comparación con la muestra patrón.Mientras que la absorción se comportó de manera favorable en comparación con la muestra patrón.Con el empleo de dicho material se amplía la perspectiva del uso de áridos reciclados e impulsa la utilización de materiales de construcción no convencionales, buscando soluciones a problemas de la sociedad al elaborar nuevos hormigones sustituyendo parcialmente el consumo de materias primas escasas o no renovables ubicadas en sitios distantes, reduciendo el incremento de costos que ello conlleva y aportando a la innovación y desarrollo, con el consecuente beneficio económico y alto impacto social y ecológico.

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INTRODUCCIÓNDurante miles de años, la mejora de la calidad de vida ha sido el indicador de cualquier sociedad desarrollada. Este indicador siempre se le ha conferido a la presencia de elementos e infraestructuras que faciliten el desarrollo de las actividades diarias sin tener en cuenta el impacto que podría tener. La historia nos ha ilustrado que la sociedad ha hecho de la recuperación y el uso de los elementos rechazados una práctica habitual. Numerosas civilizaciones han utilizado y reutilizado materiales para la construcción de su propia arquitectura (ya sea destruida por la guerra o por causas naturales) para la construcción de nuevos edificios. (Etxeberria, 2004).Aparejado a esta mejora de calidad de vida, el medio ambiente se encuentra afectado debido al desarrollo alcanzado con el transcurso de los años, ya que la industria de la construcción es una de las que más lo modifican debido a que exige un gran consumo de recursos naturales y produce grandes volúmenes de desechos. Es por eso que se han hecho y se están haciendo investigaciones con el fin de manejar desechos en la construcción para satisfacer las necesidades de los habitantes, este desarrollo es un llamado a hacer acciones responsables con nuestro planeta.El tema de los residuos en la construcción preocupa debido al crecimiento de esta actividad y la falta de conocimiento en la gestión y tratamiento de los desechos en el ámbito empresarial y de proyecto. Reutilizar éstos escombros como áridos para hormigones constituye un gran reto en todo el mundo debido a que como concepto básico la pérdida económica es de 10% del costo total de la obra, razón como esta obliga a la sociedad cubana no quedarse atrás dándole total importancia al reciclado de los escombros con el objetivo de convertirlos en materia prima para la construcción.(Bertrand, 2009).Por consiguiente los residuos sólidos se generan a medida que se desarrolla dicha actividad, lo cual incluye la construcción y la demolición. El reciclaje de este tipo de residuos mediante su transformación en áridos reduce la demanda de extracción de materias primas naturales para emprendimientos nuevos en el sector de la construcción.Un propósito ineludible es utilizar materiales distintos de los áridos naturales con el objeto de ahorrar las reservas de áridos naturales para las obras más importantes. Las consideraciones con el desarrollo sostenible son básicas para estas cuestiones a fin de garantizar recursos suficientes destinados a las generaciones futuras, los hormigones de mediana resistencia donde se utilicen.

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CAPITULO I

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1.0 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 DESCRIPCION DEL PROYECTO

Experiencias en Latinoamérica.En México se ha utilizado los residuos de materiales cerámicos para la construcción de viviendas en el Estado de Quintana Roo. (Lepe and L., 2007)En Estados Unidos de América la Asociación Federal De Carreteras en 1985 durante la ampliación de 7000 carreteras en Wyoming, recicló los pavimentos de hormigón, donde el agregado fue una mezcla de materiales naturales y reciclados, con lo que se ahorró el 16% del costo total de la obra. (Machado, 2008)1.5 Normativa Técnica Internacional sobre el tema.Después de hacer una búsqueda bibliográfica sobre la normativa técnica internacional que aborda el tema de los RCA se listan a continuación los países con su correspondiente normativa.España-En noviembre de 2002 se constituyó el Grupo de Trabajo "Hormigón Reciclado" a instancias de la Comisión Permanente del Hormigón y ACHE (Asociación Científico Técnica de Hormigón Estructural) para elaborar un documento que complementara a la reglamentación actual de hormigón estructural (Instrucción EHE). La nueva EHE incluye un anexo (ANEXO 15), que recoge las recomendaciones específicas sobre la utilización del árido reciclado procedente de hormigón en hormigón estructural.Además la utilización de árido reciclado procedente de hormigón en hormigón no estructural está incluida en el Anexo 18 de la EHE.RILEM (Unión Internacional de Laboratorios de Ensayos e Investigación sobre los Materiales y las Construcciones)

En su tesis para defender el grado de máster en ciencias Toscano (2008) plantea que a partir que se inició el procesamiento industrial de estos residuos, principalmente los de concreto, albañilería y materiales cerámicos, se han venido desarrollando investigaciones sobre posibles aplicaciones del material obtenido, demostrándose que estos productos tienen un elevado potencial de reutilización.Una condición necesaria para que los productos reciclados encuentren su mercado como un sustituto para las materias primas es que satisfagan las exigencias técnicas y sean económicamente competitivos.Desde hace años se han dedicado numerosos estudios a la calidad y cumplimiento de las especificaciones técnicas de las materias recicladas. Abanderados de estos estudios están los informes llevados a cabo por RILEM TC- 37- DCR (Unión Internacional de Laboratorios de Ensayos e Investigación sobre los Materiales y las Construcciones) sobre la demolición y reutilización del hormigón y elementos de mampostería. Estos resultados muestran cómo los fragmentos de hormigón triturados pueden usarse para muchas aplicaciones y que el hormigón triturado es capaz de cumplir las especificaciones para los áridos utilizados en el hormigón, y emplearse en muchas estructuras diferentes. (Machado, 2008)

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La disponibilidad en Cuba de varias plantas de prefabricado con producciones de hormigón entre 20 y 35MPa avalados por el sistema de calidad instaurado en cada una de ellas, hace atractiva la posibilidad de incorporar al proceso productivo las producciones no conformes de las cuales no está exenta cualquier planta elaborada de hormigón.Lográndose así una gestión del residuo de construcción amigable con el medio ambiente y reduciendo la explotación de materias primas no renovables.A continuación en la siguiente figura se muestra el total de plantas de prefabricado con que cuenta el territorio nacional.

Fig. 1.3 Plantas de prefabricado que existen en Cuba.

Para la producción de hormigón de acuerdo a la resistencia del material a obtener, según lo establecen los proyectos y los materiales que se poseen, la Empresa de Producción Industrial (EPI) de Villa Clara se rige por las dosificaciones de hormigón establecida anualmente, por el Laboratorio Provincial de Materiales de la Construcción, perteneciente a la Empresa Nacional de Investigaciones Aplicadas de la Construcción (INVES CONS).En las tablas que se muestran a continuación se presentan el consumo de materiales de cada una de las plantas que pertenecen a la EPI.Tabla 1.6 Consumo de cemento (2011).

Fuente: Informe del Diagnóstico Ambiental de la Unidad Empresarial.

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Tabla 1.7 Consumo de áridos de cada una de las plantas (2011).

Fuente: Informe del Diagnóstico Ambiental de la Unidad Empresarial

A continuación en la tabla 1.8 se muestra un resumen de las cantidades de desechos sólidos de hormigón y las probetas de laboratorio que se desechan en cada una de las plantas de prefabricado.

Tabla 1.8 Cantidades de desechos sólidos de hormigón.

Fuente: Informe del Diagnóstico Ambiental de la Unidad Empresarial.

Los desechos sólidos de hormigón que se generan del proceso productivo en las diferentes plantas, se depositan en un área dentro de la instalación, lo que constituye un factor de contaminación del suelo, afectando así la imagen visual de la instalación. Para el desarrollo de la investigación se procedió a trabajar con la planta de IMS a partir de unos paneles de hormigón no conformes. En las siguientes figuras se muestran los depósitos creados por las distintas instituciones.

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Foto 1.2: Área donde se depositan los desechos sólidos de la producción en la planta de IMS.

Foto 1.3: Área donde se depositan los desechos sólidos de la producción en Remedios.

Foto 1.4: Área donde se depositan los desechos sólidos de la producción en Sagua la Grande.

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Foto 1.5: Área donde se depositan los desechos sólidos de la producción en la planta de Luis Ramírez López.

Fuente: Informe del Diagnóstico Ambiental de la Unidad Empresarial.

En las Plantas de Prefabricado del territorio villaclareño se hace diversas producciones con una calidad de 25Mpa tal es el caso de Luis Ramírez López donde fabrica elementos para las tareas de la defensa, Sagua la Grande produce Gran Panel modificado, IMS elementos alternativos (bateas, pata de meseta); y por último Remedios T-3 (túneles personales), T-26 de cubierta (otros túneles) y T-26 de pared. Ver anexo1.1.6 Conclusiones parciales.

Los áridos reciclados están ampliamente demostrados para su empleo como materiales de construcción, y son tan fiables como los áridos naturales.

Existen varias aplicaciones para el escombro reciclado. Entre ellas se destacan las siguientes: como material de relleno en carreteras; como árido en la preparación de hormigón, etc. En los dos casos, pero fundamentalmente en el último, su aplicación va a depender de las propiedades físicas del producto acabado. La distribución de los granos y forma de partícula son propiedades importantes para ello y van a estar relacionadas, en buena medida, con el proceso de producción.

En general, se establece que es necesario limitar el valor del coeficiente de Los Ángeles de los áridos gruesos reciclados utilizados en la fabricación del hormigón ya que, a medida que aumenta este coeficiente, aumenta la deformación bajo carga del hormigón y puede bajar la resistencia.

El hormigón con áridos reciclados muestra una mayor absorción de agua en comparación con los áridos convencionales debido al mortero antiguo adherido a los áridos originales.

En la provincia de Villa Clara se puede aprovechar todos los desechos que se generan en las plantas de prefabricado, evitando así los depósitos de escombros y aprovechando un material que es totalmente reutilizable, como lo es el árido grueso reciclado.

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1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA

Actualmente en la ciudad de Huancayo se está viendo cantidades de desmontes que contaminan y desagradan el paisaje

1.3 OBJETIVO DE LA INVESTIGACION1.3.1 OBJETIVO GENERALES

1.3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

1.4 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION

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CAPITULO III

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2.0. MARCO TEORICO

2.1. BASES TEORICAS

2.3. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION

2.4. DEFINICIONES CONCEPTUALES

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CAPITULO III

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3.0. METODOLOGIA

3.1. TIPO DE INVESTIGACION

3.2 ESTRATEGIAS O PROCEDIMIENTOS

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Capítulo IV

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4.1 DESARROLLO DEL PROYECTO

Materiales y métodos contenidos en el plan experimental para la sustitución parcial de áridos naturales por RCA

2.1 Introducción.En este aspecto inicial se requiere de una adecuada localización y selección de los desechos disponibles, lo cual permite obtener una información preliminar acerca de las particularidades del hormigón original, así como de las características del árido a obtenerse y homogeneidad de sus propiedades en dependencia directa de la composición de los residuos previos a la trituración, de forma tal que su caracterización y composición manifiestan una gran relevancia para evaluar su posible reciclado.La selección de la fuente de origen de los escombros es decisiva, al determinar las propiedades físicas, mecánicas y químicas del árido obtenido de los desechos, donde una posible contaminación de los escombros limita la disponibilidad y empleo de los mismos, repercutiendo en su uso final. De ahí que sea necesario realizarse un meticuloso inventario del volumen de los RCD y evaluar la factibilidad de uso de los escombros en dependencia de la cantidad y calidad de los mismos.2.2 Características de los materiales.Para el desarrollo de la investigación se seleccionó la planta IMS de Santa Clara por la cercanía del lugar y como se pudo apreciar anteriormente en la tabla 1.8 cuenta con disponibilidad de desechos de hormigón.Para lo cual se procedió a trabajar con una producción de paneles no conformes, extrayéndole el acero de refuerzo y desmenuzando el hormigón en fracciones pequeñas. Se utilizó el molino de mandíbulas ubicado en el Taller de Mantenimiento Constructivo en el municipio de Manicaragua para la trituración del mismo.

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Foto 2.1: Molino de mandíbula utilizado para la trituración del material.

En este tipo de instalación es posible adicionar el hormigón fraccionado de dimensiones aproximadas de 100mm y obtener el hormigón de fracción granulométrica menor.Luego de haber realizado todo este proceso se trasladó el material reciclado a la planta de Remedios donde se procedió a trabajar. Para elaborar la mezcla con que se iba a trabajar se utilizó una hormigonera de 50lts mostrada en la siguiente figura.

Foto 2.2: Hormigonera utilizada para la elaboración de la mezcla.

Los materiales utilizados se describen a continuación: Cemento P-350, Gravilla de Palenque, Arena del Purio, Polvo de Piedra de Palenque y Aditivo Dynamon Sx-32.El Cemento P-350 que se utiliza en esta planta procede de la fábrica Carl Marx ubicada en Guabairo, Cienfuegos, y presenta las siguientes características que se muestran en la tabla 2.1:Tabla 2.1 Características del Cemento P-350.

Ensayos Unidad Resultados Especificaciones

Tiempo de fraguado inicial

min. 175 =45

Tiempo de fraguado final

hrs. 3.25 =10

Consistencia Normal % 34

Finura de Molido Tamiz 170

% 0.3

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Peso Específico Real del Cemento

g/cm3 3.04

Fuente: datos tomados del laboratorio de la planta de Remedios.La Gravilla de Palenque es una roca caliza marmórea con un alto contenido de dureza entre 1000-1200 Kg/cm2. Graduada entre los tamices 25.4 y 2.38. Presentando las siguientes características que se dan a conocer en la tabla 2.2:Tabla 2.2 Características de la Gravilla.

Ensayos Unidad Resultados Especificaciones

Material más fino que el Tamiz 200

% 0.66 =1

Partículas de arcilla % 0 =0.25

Partículas planas y alargadas

% 5.6 =10

Peso específico corriente

g/cm3 2.47 =2.50

Peso específico saturado

g/cm3 2.55

Peso específico aparente

g/cm3 2.69 =3

Absorción % 3.3

Peso volumétrico (suelto)

Kg/m3 1284

Peso volumétrico (compactado)

Kg/m3 1401

Fuente: datos tomados del laboratorio de la planta de Remedios.

El Polvo de Piedra de Palenque es un subproducto de la roca caliza triturada en un molino de martillo y está graduada entre 9.52 y 0.074. A continuación en la tabla 2.3 se muestra las características que presenta dicho material:Tabla 2.3 Características del Polvo de Piedra.

Ensayos Unidad Resultados Especificaciones

Material más fino que el Tamiz 200

% 17.1

Partículas de arcilla % 0.3 =1.5

Impurezas orgánicasPlaca No

1 Hasta placa No3

Peso específico corriente

g/cm3 2.49

Peso específico saturado

g/cm3 2.57

Peso específico aparente

g/cm3 2.71

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Absorción % 3.3 =2.0

Peso volumétrico (suelto)

Kg/m3 1527

Peso volumétrico (compactado)

Kg/m3 1800

Fuente: datos tomados del laboratorio de la planta de Remedios.

La Arena del Purio procede de una roca caliza graduada entre 9.52 y 0.149 con una densidad de uso de 2.6 g/cm3. Las características de este material son presentados en la tabla 2.4:

Tabla 2.4 Características de la Arena.Ensayos Unidad Resultados Especificaciones

Material más fino que el Tamiz 200

% 2.33=3 para hormigones sometidos a abrasión.=5 todos los demás hormigones

Partículas de arcilla % 0.2 =1

Impurezas orgánicasPlaca No

1 Hasta placa No3

Peso específico corriente g/cm3 2.53 =2.50

Peso específico saturado g/cm3 2.60

Peso específico aparente g/cm3 2.72

Absorción % 2.7 =5.0

Peso volumétrico (suelto) Kg/m3 1480

Peso volumétrico (compactado)

Kg/m3 1700

Fuente: datos tomados del laboratorio de la planta de Remedios.

El Aditivo Dynamon Sx-32 es una solución acuosa al 22.1% de polímeros acrílicos, exenta de formaldehído, capaz de dispersar eficazmente los gránulos del cemento con componentes secundarios que mejoran notablemente la cohesión y la facilidad de bombeo del hormigón.Además de ser un superplastificante reductor de agua de alto rango de última generación; se utiliza al 1% del peso del cemento, es un producto elaborado con la participación de Cuba e Italia.La acción defloculante del Dynamon Sx-32 puede ser ventajosamente utilizada de tres modos:

Para reducir sólo el agua respecto al hormigón aditivado, manteniendo la consistencia: se obtiene, como consecuencia, un aumento de la resistencia mecánica, reducción de la permeabilidad y un incremento de la durabilidad.

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Para incrementar la consistencia respecto al hormigón no aditivado de buena calidad prestacional (resistencia mecánica, impermeabilidad, durabilidad), pero de difícil puesta en obra (hormigón seco ó plástico).

Para reducir tanto el agua como el cemento (en igual proporciones) dejando inalteradas tanto la relación agua/cemento (y por lo tanto las prestaciones) como la consistencia, respecto al hormigón no aditivado: se registran en tal caso ventajas técnicas por una menor retracción higrométrica, una menor deformación viscosa, un menor desarrollo del calor de hidratación, etc. Esta última característica es importante, particularmente, para hormigones con una elevada dosificación de cemento (>350Kg/m3).De ellos tres, el que se emplea en la planta donde se procedió a trabajar es el primero de los casos.La dosificación en volumen es de 0.5 a 1.5 litros por cada 100Kg de cemento y la ficha técnica de este producto puede observarse en el Anexo 2.2.2.1 Caracterización física del árido de hormigón reciclado.A continuación se detallan los ensayos de laboratorio realizados en la ENIA (Empresa Nacional de Investigaciones Aplicadas-IVESCONS) para caracterizar los RCA que constituyen el objeto de esta investigación.

Análisis granulométrico.El procedimiento según la NC 178-2002 Áridos. Análisis granulométrico, se fundamenta en la determinación de las fracciones granulométricas de los áridos, por medio de un movimiento lateral y vertical del tamiz, acompañado de una acción de sacudida de manera que la muestra se mueva continuamente sobre la superficie de los tamices. La importancia del ensayo consiste en que sirve para determinar la distribución de tamaños del árido. En ningún caso se emplearon las manos para cambiar de posición o hacer pasar a través del tamiz partículas de áridos. Después de tamizado se seca el material en la estufa a 105-1100 C, se cuartea el material con la cuarteadora colocando así la muestra obtenida en el embudo o bandeja de alimentación y se distribuye uniformemente. El peso de las cantidades retenidas en cada tamiz se determinó en una balanza digital. Los porcentajes se calcularon sobre la base del peso total de la muestra. (Normalización, 2002a)

Foto 2.3 Tamices para hacer la realización del ensayo.

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Foto 2.4 Cuarteadora mecánica. Los Ángeles abrasión.

Para la realización de este ensayo, según la NC 188-2002. Áridos gruesos. Abrasión. Método de ensayo, lo primero que se hace es la selección de los grados de la muestra, que en este caso se obtuvo el B y el C, por el tamaño de la fracción granulométrica que es objeto de estudio. Luego se pesa, donde exactamente el peso tiene que ser 5000g; posterior a eso se pesan las bolas, que para el caso del grado B la tara tiene que estar entre 4559-4609g y para el C entre 3310-3350g. Terminado estos procesos se vierte el material junto con las bolas, que no son más que la carga abrasiva, y se hace girar el cilindro a una velocidad comprendida entre 30- 33 rpm hasta 500 revoluciones durante 15min; después se repite el mismo proceso para la otra muestra. Pasado el tiempo se saca el material de la máquina se tamiza en la criba 12, se pesa el material y se mide el desgaste por la siguiente fórmula:% D =Pi-Pf/Pi*100Donde:Pi- es el peso inicialPf- peso final de la muestra.El resultado se compara con los valores establecidos en la NC 251-2005 Áridos para hormigones hidráulicos-requisitos que presenta la Tabla 2 que en el caso particular de la investigación se toma el tercer requisito. La importancia de este método de ensayo consiste en medir el desgaste del árido. (Normalización, 2002 -b)

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Foto 2.5: Máquina de Los Ángeles.

Determinación del Índice de triturabilidad.Aquí en este ensayo se procede según lo establecido en la NC 190-2002 Áridos gruesos. Determinación del índice de triturabilidad. El árido grueso que constituye la muestra de ensayo se pasará por tamices de abertura igual al tamaño máximo y mínimo de la fracción en cuestión. La muestra del árido grueso a ensayar será secada en la estufa durante un tiempo no mayor de 24 horas y a un intervalo detemperatura de 105- 1100 C. Concluido el secado, la muestra se enfriará a la temperatura ambiente del laboratorio.De la muestra de árido grueso a ensayar que ha sido tamizada, secada y enfriada se toma una porción no menor de 6kg, ésta a su vez se divide en dos partes iguales con el fin de realizar dos ensayos paralelos.Se coloca el cilindro sobre el fondo desmontable, se pesa para conocer su masa y se comienza a verter en el mismo la porción de árido grueso a ensayar en tres capas, compactando uniformemente la superficie de cada capa con la varilla de compactación. Posteriormente se nivela la superficie de manera tal que la misma quede a 15 mm del borde superior del cilindro. Se pesa el cilindro con la porción del árido grueso y se coloca sobre la superficie nivelada el pistón del equipo triturador y éste se centra entre los platos de la prensa hidráulica, se aplica una carga de 200 KN (20 tf) durante 2 minutos aproximadamente, contados a partir del inicio de la aplicación de la carga para la trituración.Transcurrido este tiempo, se retira el cilindro y se sostiene, quitándole el fondo sobre una bandeja limpia. Se extrae el material contenido en el cilindro golpeando las paredes del mismo, posteriormente el contenido vertido en la bandeja será tamizado por el tamiz de control según el límite de las fracciones del árido grueso. Ver figura.El índice de triturabilidad de una fracción de árido grueso se calcula de acuerdo a la siguiente expresión:

Donde:m11: Masa de la porción de árido grueso a triturar correspondiente al primer ensayo (g).m21: Masa de la porción de árido grueso triturada y retenida en el tamiz de control correspondiente al primer ensayo (g).m12: Masa de la porción de árido grueso a triturar correspondiente al segundo ensayo(g).m22: Masa de la porción de árido grueso triturada y retenida en el tamiz de control correspondiente al segundo ensayo (g).(Normlización, 2002)

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Determinación del peso volumétrico suelto y compactado.Los pesos volumétricos se determinan según la NC 181-2002 Áridos. Determinación del peso volumétrico. Método de ensayo, por medio de pesadas del material contenido en recipientes calibrados de volumen conocido, es decir el peso de una determinada cantidad de este material y el volumen ocupado por el mismo, considerando como volumen el que ocupan las partículas del árido y sus correspondientes espacios intergranulares. Hay dos valores para esta relación, dependiendo del sistema de acomodamiento que se le haya dado al material inmediatamente antes de la prueba, Peso volumétrico suelto y Peso volumétrico compactado. La muestra para el ensayo es secada, a la temperatura del local después de haberla sometido a una temperatura de 105 °C en la estufa hasta peso constante.

Peso volumétrico suelto:El recipiente o medida debe llenarse hasta desbordarse por medio de una pala o cuchara. El árido sobrante debe enrasarse a nivel con el borde del recipiente utilizando una regla de bordes rectos y fuertes. En los casos de los áridos finos podrá utilizarse también la varilla de compactación como rasero, sin que se haga girar la misma. Se obtiene el peso de la muestra restándole la tara del recipiente cilíndrico al peso total así obtenemos el peso volumétrico suelto expresado en Kg/m³.

Foto 2.6 Realización del ensayo.

Peso volumétrico compactado:El recipiente se llena en tres capas, suministrando 25 golpes con la varilla de compactación, en cada capa, para su compactación; los golpes serán distribuidos uniformemente sobre la superficie y de manera que la primera serie llegue hasta el fondo sin golpearlo fuertemente. La compactación en las otras capas debe ser sólo en el espesor de las mismas. Después se enrasa la superficie del árido con una regla de bordes rectos y fuertes. Esta operación se ayudará en los áridos gruesos, retirando las partículas que sobre salgan considerablemente y para compensar los huecos que queden en la superficie llenarlos con partículas más pequeñas hasta nivelar la superficie. Se obtiene el peso de la muestra restándole la tara del recipiente cilíndrico al peso total así obtenemos el peso volumétrico

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expresado en Kg/m³. En todas las determinaciones, los áridos se descargaron desde una altura no mayor de 50mm sobre la parte superior del recipiente y en el centro de la medida, evitando con ello la segregación de las partículas. (Normalización, 2002 -a)

Foto 2.7 Proceso de realización del ensayo.

Peso específico y absorción de agua.Cada partícula de árido está constituida por una parte sólida y otra de pequeños huecos poros. Estos poros se clasifican en permeables e impermeables. Los poros permeables son aquellos que se comunican con la superficie del árido pudiendo penetrar en ellos el agua con relativa facilidad, cuando los áridos se encuentran en un medio húmedo. Los poros impermeables son los que se encuentran completamente en el interior del árido, es decir, no se comunican con la superficie de este, siendo imposible que llegue a ellos el agua que rodea el árido en un medio húmedo. Para la determinación de los pesos específicos del árido grueso, fue procedió según se describe en la norma cubana NC 187-2002 Árido grueso. Peso específico y absorción de agua. Método de ensayo. Después de haber lavado bien el árido, para quitarle el polvo o cualquier otro material adherido a la superficie de las partículas, se seca la muestra hasta peso constante a una temperatura de 105 ºC. Se sumerge la muestra en agua a temperatura ambiente durante 24 horas. Después del periodo de inmersión en agua, se secan las partículas rodándolas sobre una tela absorbente hasta que se haya eliminado toda la película de agua visible, aunque su superficie aparezca todavía húmeda. Se tomarán todas las precauciones que se juzguen necesarias para evitar que durante la operación se produzca evaporación en las partículas cuya superficie haya sido secada. La muestra se pesa en el aire.Una vez pesada, la muestra saturada y superficialmente seca se coloca inmediatamente en el cesto de alambre o en el cubo metálico y se determina su peso dentro del agua. La muestra se seca en la estufa hasta peso constante a una temperatura de 105 ºC - 110 ºC, se deja enfriar a temperatura ambiente y se pesa en el aire. Así entonces fueron determinados los pesos específicos y la absorción del árido grueso.Peso específico corriente=A/B-C; Peso específico saturado=B/B-CPeso específico aparente=A/A-C; % de absorción=B-A/A*100

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Donde:A = Peso en el aire de la muestra secada en estufa (g)B = Peso en el aire de la muestra saturada y superficialmente seca (g)C = Peso en el agua de la muestra saturada (g)

Foto 2.8 Material reciclado durante el proceso de realización del ensayo.(Normalización, 2002c)

Determinación de partículas planas y alargadas.La determinación del por ciento de partículas planas y alargadas (PPA) se establecen por la NC 189-2002. Árido grueso. Determinación de partículas planas y alargadas. Método de ensayo. Las PPA se obtienen por medio de la separación de la muestra en fracciones, separando las partículas planas y las alargadas y determinando el por ciento que representan del peso del árido, teniendo en cuenta el criterio de las PPA se corresponden con aquellas partículas de árido grueso cuya longitud sea 4 veces o más que la otra dimensión menor. La muestra deberá secarse a una temperatura de 105 °C.Las cantidades por tamices se especifican en la NC 189 del 2002. Después de separadas las cantidades de partículas a ensayar se depositan en bandejas perfectamente identificadas a fin de evitar que se mezclen los diferentes tamaños o fracciones, se extendió sobre una superficie limpia el contenido de una de las bandejas y por simple inspección visual se separan las partículas planas y alargadas que no ofrezcan dudas de sus formas y dimensiones. De la misma forma se procedió con las partículas que no son planas y alargadas. Las partículas que no hayan podido ser determinadas en la inspección visual serán medidas con el pie de rey, determinándose la relación existente entre sus dimensiones. El procedimiento anterior se repite para cada una de las partículas que no pudieron ser determinadas por la inspección visual. Se determinará la masa de las partículas planas y alargadas halladas en cada muestra ensayada según las expresiones siguiente:PPA= A/Bx100%; % corregido de partículas planas y alargadas=PPA*RP/100Donde:PPA: Por ciento en masa de partículas planas y alargadasA-Masa de las partículas planas y alargadas halladas en cada muestra ensayada (g)

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B-Masa de la muestra ensayada (g)RP- Por ciento retenido parcial de la fracción de la muestra ensayadaEl valor final del resultado del ensayo se dará como la suma total de los porcentajes corregidos obtenidos.

Foto 2.9 Proceso de realización del ensayo.(Normalización, 2002d)

Determinación del material más fino que el tamiz de 0,074mm (No. 200).La separación mediante lavados y tamizados sucesivos, de las partículas finas existentes en los áridos, entendiéndose por finos las porciones que pasan a través del tamiz de 0,074 mm (No. 200). El procedimiento de ensayo se realizó según la NC 182-2002 Áridos Determinación del material más fino que el tamiz de 0,074 mm (No. 200) Método de Ensayo, que establece que la muestra deberá contener suficiente humedad en el momento del cuarteo para evitar que el material fino se segregue del grueso. El árido fino fue desecado en la estufa hasta peso constante a una temperatura que no excede de 105°C. La muestra después de pesada se coloca en el recipiente y se le añade agua hasta cubrirla para poder mezclar y agitar convenientemente sin que se produzcan pérdidas, tanto de áridos como de agua.Se agita vigorosamente con el fin de poner en suspensión las partículas finas que pasan por el tamiz de 0,074 mm (No. 200) hasta obtener su separación de las partículas gruesas. Inmediatamente después se vierte el agua que contiene las partículas en suspensión en los dos tamices colocados con el tamiz más grueso encima, evitando en lo posible la decantación de las partículas gruesas de la muestra.El proceso de lavado se repite tantas veces como sea necesario hasta que el agua utilizada salga completamente limpia y clara. Todo el material retenido en los tamices se une a la muestra lavada. El árido lavado se deseca hasta peso constante o durante 24 horas a una temperatura que no exceda 105°C. (Normalización, 2002b)% que pasa por el tamiz 200=A-B/A*100Donde:A-peso de la muestra original seca.

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B-peso de la muestra seca después de lavada.

Foto 2.10 Material más fino que el tamiz 200.

2.2 Diseño del Plan Experimental.Según la literatura estudiada los RCA pueden sustituir al árido grueso natural en un variado porcentaje. En el caso de esta investigación se ha decidido explorar hasta un 30% de sustitución como máximo valor. Para lo cual se expone a continuación la matriz experimental en la tabla 2.5 con las dosificaciones estudiadas para 40 dm3:Tabla 2.5 Dosificaciones estudiadas para 0.04m3.

Se determinó la resistencia a compresión a 24 horas, 7, 14 y 28 días sobre 3 probetas cilíndricas para cada punto experimental estudiado.Por disponibilidad de moldes de probetas cilíndricas se prepararon en ocasiones 6 ó12 probetas, en todos los casos se tuvo en cuenta el ajuste por humedad superficial de los áridos finos. Estos resultados se muestran a continuación:

Primera corrida realizada:Hs de la arena=6.4%Hs del polvo de piedra=1.9%

Segunda corrida:Hs de la arena=7%Hs del polvo de piedra=8%

Tercera corrida:Hs de la arena=7%Hs del polvo de piedra=6%

Cuarta corrida:

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Hs de la arena =3%Hs del polvo de piedra=2%

Quinta corrida:Hs de la arena =4%Hs del polvo de piedra=0%Hasta aquí se ha expuesto el plan experimental que se ideó para la sustitución de áridos gruesos naturales por RCA. A continuación se expondrá un análisis de los resultados obtenidos de los ensayos físicos y físico-mecánico realizados, tanto al RCA como al hormigón elaborado.

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CAPITULO V

5.1 RESULTADOS

Análisis de los resultados

3.1 Introducción.Se presentan los resultados del trabajo experimental realizado, sobre el comportamiento de la resistencia a compresión de un hormigón estructural, diseñado para una prestación específica, utilizando áridos de procedencia caliza en el caso del árido natural y árido reciclado de hormigón, producido el último en un molino de mandíbula en condiciones de pequeño taller. Se procedió a hacer una comparación a partir del examen físico realizado al material reciclado utilizado con el árido natural, para realizar un análisis al comportamiento del mismo.En el estudio, se decidió trabajar con una mezcla de 25MPa de resistencia, de relación agua cemento 0.57, en combinación con un súper plastificante: Dynamon Sx-32.3.2 Propiedades físicas y mecánicas del material reciclado. Comparación con el árido natural.

Análisis granulométrico:Este ensayo se realizó a la gravilla de palenque, al RCA y a los puntos de variación estudiados que se muestran a continuación.Para la gravilla de Palenque su comportamiento se muestra en la siguiente tabla.Tabla 3.1 Resultado del ensayo granulométrico a la gravilla.

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Tamiz (mm)

25.4 19.1 12.7 9.52 4.76

% Pasado 100 90 35 3 1

Fig. 3.1 Curva granulométrica de la gravilla.

La gravilla empleada en el trabajo cumple satisfactoriamente con las especificaciones granulométricas que establece la NC 251-2005.Los resultados del ensayo granulométrico realizado al árido grueso reciclado se muestran en la tabla 3.2:

Tabla 3.2 Resultado del ensayo granulométrico.Tamiz (mm)

19.1 12.7 9.52 4.76 2.38 119 0.59 0.297 0.149 0.074

% Pasado 100 86 70 41 24 14 8 5 3 2

Fig 3.2 Árido reciclado vs. Fuller.

Se establece la comparación con la curva de Fuller porque en la NC 251-2005 no viene ninguna especificación para un material reciclado, sino para fracciones

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particulares; además de que Fuller es una granulometría ideal o de referencia que históricamente se ha usado para mezclar árido y obtener una distribución de tamaño de partículas de áridos uniformes y continúa.En la gráfica se observa que el árido reciclado tiene una granulometría semejante a la parábola de Fuller con un ligero por ciento de granos más gruesos por debajo del tamiz 9.52mm ó 3/8''.Cuando se compara el árido grueso reciclado con las especificaciones de la 251-2005 de una gravilla 19-5mm, como se presenta en la gráfica de la figura 3.3 el material no cumple debido a la presencia de partículas finas; pero es de esperar un llenado más eficiente de los vacíos presentes en la mezcla.

Fig. 3.3 Comparación del árido grueso reciclado con las especificaciones de la NC 251-2005.

Para el 10% de sustitución los valores obtenidos del ensayo se muestran a continuación en la tabla 3.3.Tabla 3.3 Resultados de la granulometría para el 10% de sustitución.

Tamiz (mm)

25.4 19.1 12.7 9.52 4.76

% Pasado 100 98 39 9 2

Fig. 3.4 Curva granulométrica que representa el 10% de sustitución.

Page 31: Utilización de Áridos Reciclados Para La Fabricación de Hormigón Hidráulico

Para el 20% de sustitución en la tabla 3.4 aparecen los resultados obtenidos del procedimiento.Tabla 3.4 Resultados de la granulometría para el 20% de sustitución.

Tamiz (mm)

25.4 19.1 12.7 9.52 4.76

% Pasado 100 95 39 13 3

Fig. 3.5 Curva granulométrica que representa el 20% de sustitución.

Con la sustitución del 10 y 20% en peso de la gravilla de Palenque por el RCA se logra una curva granulométrica conforme con las especificaciones de la NC 251-2005.Para el 30% de sustitución se obtuvieron los siguientes resultados que aparecen representados en la tabla 3.5.Tabla 3.5 Resultados de la granulometría para el 30% de sustitución.

Tamiz (mm)

25.4 19.1 12.7 9.52 4.76

% Pasado 100 95 57 25 4

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Fig. 3.6 Curva granulométrica obtenida del 30% de sustitución.

Con la sustitución del 30% se incorpora un gran por ciento de partículas finas que hace que el material no sea conforme con las especificaciones de la NC 251-2005.La gravilla (fracción 19-10) presenta un retenido acumulado en el tamiz 12.7mm de 65%, quiere decir que pasa nada más un 35%, entonces se muestra en la tabla 3.6, que a medida que se va supliendo el material reciclado va llenando el fino que le falta a la gravilla; así como es de esperar un aumento en la compacidad y la resistencia a compresión del hormigón donde se emplee.Tabla 3.6 Comparación entre la granulometría patrón (gravilla) y los distintos por cientos del RCA.

Abrasión Los Ángeles.En este ensayo se procedió a calcular el por ciento de desgaste que tiene el material que es objeto de estudio, en la tabla 3.7 se encuentra los resultados obtenidos.Tabla 3.7 Abrasión Los Ángeles:

Al obtener estos valores se comparó con la norma NC 251-2005 en la tabla 2 Requisitos según la Abrasión Los Ángeles:Tabla 3.8 Requisitos según la Abrasión Los Ángeles.

Tipo de hormigónAbrasión (% máx.)

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Hormigones sometidos a la erosión elevada y hormigones arquitectónicos y de obras marítimas.

30

Hormigones sometidos a desgaste en pavimentos para tráfico vehicular, y peatonal. Hormigones de más de 50Mpa.

40

Otros tipos de hormigones menores de 50Mpa. 50

Al apreciar la tabla se obtuvo que para otros tipos de hormigones menores de 50Mpa el % de desgaste máximo es 50%, se establece ese valor debido a que en la investigación se procedió a trabajar con un hormigón de 25MPa. Por lo que se llega a la conclusión que los áridos de hormigón reciclado objeto de estudio en esta investigación cumplen con los requisitos exigidos en dicha norma.

Determinación del Índice de triturabilidad.Los resultados de este ensayo se presentan en la tabla 3.9.Tabla 3.9 Índice de Triturabilidad:

En la tabla 3.10 aparece la tabla 1 Requisitos según el Índice de triturabilidad que plantea la NC 251-2005.Tabla 3.10 Requisitos según el Índice de triturabilidad que plantea la NC 251-2005.

Se establece como Índice de triturabilidad para hormigones menores de 40MPa valores en el entorno del 20 al 35%. Los áridos obtenidos cumplen con la especificación de uso para hormigones estructurales.

Determinación del peso volumétrico suelto y compactado.En la tabla 3.11 se muestran los resultados obtenidos en este ensayo y se compara con el árido grueso natural sustituido, en este caso gravilla fracción 19-10.Tabla 3.11 Peso volumétrico suelto y compactado:

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Peso V. suelto (Kg/m3)

Peso V. Comp. (Kg/m3)

Gravilla 19-10 1284 1401

RCA 19-5 1312 1465Al comparar los pesos volumétricos suelto y compactado del árido natural y el RCA se observa un aumento para estos últimos corresponde un aumento de la presencia de partículas finas, permitiendo un acomodo del árido reciclado para un volumen dado.

Peso específico y absorción de agua.A continuación en la tabla 3.10 aparece ilustrado los resultados del ensayo.Tabla 3.12 Peso Específico y Absorción de Agua:

Ensayos Resultado

Peso específico corriente (g/cm3)

2.26

Peso específico saturado (g/cm3)

2.41

Peso específico aparente (g/cm3)

2.67

Absorción (%) 6.7De acuerdo a la NC 251-2005 no cumple con las especificaciones que se establece en dicha norma; ya que el peso específico corriente tiene que ser mayor que 2.5 g/cm3 y la absorción no puede ser mayor que el 3%.

Determinación de partículas planas y alargadas.Los resultados de % PPA se expresan en la Tabla 3.6.Tabla 3.13 % de PPA:

De acuerdo a la NC 251-2005 cumple con los requisitos, que plantea que para la roca sedimentaria el por ciento de partículas planas y alargadas es inferior o igual al 10%. El hormigón reciclado fue confeccionado con roca caliza por eso es que se escoge esta especificación. Lo que quiere decir que el molino de mandíbulas empleado tritura adecuadamente el hormigón reciclado y esto lo hace factible de emplear para estos fines.

Determinación del material más fino que el tamiz de 0,074mm (No. 200).

Page 35: Utilización de Áridos Reciclados Para La Fabricación de Hormigón Hidráulico

Tabla 3.14 Material más fino que el tamiz # 200.

Según la NC 251-2005 el por ciento de material pasado por el tamiz 200 del árido reciclado graduado entre 25.4 y 4.76 puede ser perfectamente utilizable, dicha norma establece que el % permitido de material más fino que el tamiz 200 en los áridos gruesos para cualquier hormigón es inferior o igual que 1%.3.3 Propiedades del hormigón en estado fresco.Durante el proceso de fabricación del hormigón se tuvo en cuenta sus propiedades en estado fresco: asentamiento por el cono de Abrans, temperatura del cemento y temperatura del hormigón.Para determinar la temperatura del hormigón se procedió a trabajar según la NC 354-2004 Hormigón fresco-Determinación de la temperatura; el procedimiento para lo planteado anteriormente se describe a continuación:Se seleccionó una muestra de cada amasada, determinando la hora en que se unieron el agua y el cemento. La masa de hormigón se depositó en la carretilla e inmediatamente se introdujo el termómetro en la masa de hormigón fresco; transcurrido 3 minutos se efectuó la lectura de la temperatura que registra el instrumento de medición.(Normalización, 2004 )

Foto 3.1 Realización de toma de temperatura del hormigón.

Para medir el asentamiento de cada mezcla se procedió a utilizar el Cono de Abrans siguiendo los siguientes pasos para su realización:

Se coloca el cono sobre una superficie plana, rígida y no absorbente, sujetándolo con los pies.

Con el cucharón se vierte el hormigón fresco en el interior del cono, hasta ocupar aproximadamente una tercera parte de su volumen.

Acto seguido se apisona 25 veces en toda su superficie con la varilla de acero. El cono deberá llenarse en tres capas, las cuales se trabajan cada una como se

hizo para la primera capa, solamente al golpear con la varilla la segunda y tercera capa deberá tenerse la precaución de que aquella no penetre mucho en la capa colocada anteriormente.

Page 36: Utilización de Áridos Reciclados Para La Fabricación de Hormigón Hidráulico

Terminado el llenado se enrasa con la misma varilla y se retira toda la mezcla que haya caído exteriormente.

Después de la operación anterior se quita el molde, para lo cual debe sujetarse por sus asas, se quita los pies de las orejas y se tira hacia arriba verticalmente y de una manera continua.

Se coloca el cono a un lado de la muestra de hormigón y mediante la varilla y la escala graduada se toma la diferencia de altura.

Foto 3.2 Realización del ensayo del Cono de Abrans.

En la tabla 3.15 aparece representado los valores obtenidos en cada medición de temperaturas y asentamiento.

Tabla 3.15 Valores obtenidos de cada medición.

CorridasAsentamiento(cm)

Temperatura del cemento (°C)

Temperatura del hormigón (°C)

Primera 12.0 44 30

Segunda 7.5 42 30

Tercera 8.5 44 31

Cuarta 10.0 44 30

Quinta 9.0 45 30

La temperatura del hormigón y del cemento no varía sensiblemente en todos los casos, por lo que es un factor que no influye en los resultados. Además de que la NC 354-2004 Hormigón fresco de la temperatura, establece que la temperatura del hormigón no debe sobrepasar los 35oC que es el límite máximo especificado.El ensayo del cono de Abrans sirve para determinar la consistencia del hormigón fresco que influye considerablemente en su laborabilidad. Además que es un método práctico en obra, controla indirectamente el contenido de agua de las diferentes mezclas de un mismo hormigón, el mismo fue empleado para controlar la consistencia de diseño de las mezclas el cual se fijó en 10 ± 2cm.3.4 Propiedades del hormigón en estado endurecido.Cada muestra se compone de varias probetas que se almacenan hasta la edad que se estableció en la investigación para determinar la resistencia a compresión. Todos los moldes de las probetas que componen una muestra se llenaron al

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mismo tiempo. La compactación del hormigón dentro de los moldes se realizó por la NC ISO 1920-3:10 Ensayos al hormigón –Parte 3: Elaboración, compactado y curado de probetas para ensayos. (Normalización, 2005)Para el llenado de cada molde se realizó el proceso siguiente:

Se colocó el molde previamente engrasado en un sitio en el que no se producía vibraciones, permaneciendo 24 horas sin que se moviera; y luego se comenzó a verter el material.

Foto 3.3 Llenado de los moldes.

Para la compactación se utilizó un vibrador.

Foto 3.4 Vibrado del hormigón.

Después de lleno el molde se enrasó con la pala, quedando la superficie de la probeta lisa.

Transcurrida las 24 horas se marcó la superficie cilíndrica con la identificación que le correspondía.

Se colocaron las probetas dentro de unos estanques con agua para su curado.Fotos tomadas de las probetas una vez confeccionadas, se pueden observar en el Anexo 3.Las bases de todas las probetas que se ensayan no presentan superficies verdaderamente planas, por lo que siempre hay la necesidad de emparejarla con algún material lo suficientemente resistente y capaz de transmitir las cargas que se apliquen durante las pruebas. El material utilizado en este proceso fue el neopreno de 50 Shore A (según la NC-ASTM C 1231/C 1231 M: 2006 Hormigón-refrentado de probetas cilíndricas utilizando placas no adheridas). Cualquier

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material elastomérico utilizado cumplirá las especificaciones que se establecen en la tabla de la norma antes mencionada. (Normalización, 2006)

Tabla 3.16 Especificaciones para la utilización de placas de policloropeno (neopreno).

Resist. a la compresión (MPa)

Valores en el durómetro Shore A

Requiere ensayo de calificación

Reuso máximo de la placa

10-40 50 No 100

17-50 60 No 100

28-50 70 No 100

50-80 70 Requeridos 50

Mayor de 80 - No se permite -

Como el rango del hormigón estudiado es de 10-40MPa se eligió una placa de neopreno de 50 Shore A.Para determinar la resistencia a compresión se empleó una prensa marca ZIL tipo P-125.

Foto 3.5 Prensa para determinar la resistencia a compresión.

Resultados de cada muestra.

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Para el cálculo de la resistencia a compresión del hormigón se utilizó la NC 192-2002 Hormigón hidráulico. Cálculo de la resistencia característica real a la compresión, aplicando la siguiente fórmula:R'bi=F/A x (0.1) (MPa)Donde:F: Carga de la rotura (KN);A: Área de la sección transversal de la probeta (cm2).(Normalización, 2002e)Tabla 3.17 Resultados de la resistencia a compresión.

Para evaluar la calidad del ensayo y el nivel de control en la preparación de las probetas se utilizó la misma norma, calculando el coeficiente de Within Test.Para ello se calculó primeramente:

La resistencia a compresión de la serie de probetas a través de la siguiente fórmula:

Donde:N: número de probetas de la serie.

El valor del recorrido del lote de hormigón, que no es más que restar el valor más alto de los resultados por el menor y ese valor va a ser R.

La desviación típica interna del ensayo:S=1/d2 * R (Mpa)Donde:1/d2: constante que depende del número de probetas promediadas en una serie (véase la tabla 3.20).Tabla 3.18 Constante que depende del número de probetas de una serie.

Cantidad de Valor

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probetas 1/d2

2 0.8865

3 0.5967 1. Por último se calcula el coeficiente de variación interno del ensayo (Within Test)

mediante la siguiente fórmula:V1=S/R'bs*100 (%)Los valores límites de V1 para diferentes grados de control se muestran en la tabla 3.19.Tabla 3.19 Valores límites de V1 para diferentes grados de control.

Los resultados obtenidos de este procedimiento están entre excelente y bueno como se puede apreciar a continuación en la tabla que se muestra, lo cual indica que los ensayos se realizaron adecuadamente, con el empleo de equipos de laboratorio en buen estado técnico y el personal a cargo de los ensayos cuenta con capacitación para acometer estos trabajos.

Tabla 3.20 Resultados obtenidos de la realización del coeficiente de Within Test.

A continuación se han graficado los resultados de resistencia a compresión de las probetas de hormigón elaboradas a las edades correspondientes de 24 horas, 7, 14 y 28 días.Se puede observar en la gráfica 3.9 que a la mitad de la edad se tiene la resistencia prevista en el diseño adecuado de reutilización del RCA y en la gráfica 3.10 se puede apreciar como la resistencia continua aumentando; obteniendo que el árido reciclado de hormigón es utilizable para estos fines prácticos.

Page 41: Utilización de Áridos Reciclados Para La Fabricación de Hormigón Hidráulico

Fig. 3.7 Resistencia media a compresión a 24 horas.

Fig. 3.8 Resistencia media a compresión a 7 días.

Fig. 3.9 Resistencia media a compresión a 14 días.

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Fig. 3.10 Resistencia media a compresión a 28 días.

En todos los casos se observa que existe ganancia de resistencia a compresión en la medida que se incrementa la presencia de RCA. Anexo 4.Por la tendencia que se observa en el comportamiento de la resistencia a compresión es de destacar, que es posible utilizar el árido de hormigón reciclado en mayores porcientos de sustitución del árido grueso por RCA, en formulaciones de 25 MPa como las estudiadas en este trabajo.

Resultados del ensayo de absorción.Para calcular el por ciento de absorción se empleó la siguiente fórmula:%abs.=PI-PF/PI *100Donde:PI: peso inicial de la probeta.PF: peso final de la probeta.Tabla 3.21 Absorción según los puntos experimentales estudiados.

% de sustitución

% de absorción

0 3.8

10 3.7

20 3.5

30 3.3

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Fig. 3.11 Absorción media de las probetas de hormigón confeccionadas.

En la gráfica se aprecia que la absorción disminuye con la presencia de RCA, no es notable la diferencia pero la tendencia es a disminuir, por lo que se hizo un estudio para estimar estadísticamente estas diferencias, tal y como se muestra en Anexo 5.Tal estudio se realizó con el empleo del software STARGRAPHIC5.1 se hizo un análisis de varianza arrojando como resultado que el p-valor del test Fisher es inferior a 0.05, hay diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 4 variables a un nivel de confianza del 95.0%. Para determinar las medias que son significativamente diferentes unas de otras, se seleccionó un Tests de Rangos Múltiples, tal y como se muestra en la siguiente tabla 3.22.Tabla 3.22 Tests de Rangos Múltiples

* indica una diferencia significativa.También se pesaron las probetas confeccionadas en iguales condiciones de almacenamiento y edad, obteniéndose los siguientes resultados, mostrados en la tabla 3.23 y la correspondiente gráfica 3.12.Tabla 3.23 Peso promedio de las probetas confeccionadas.

% de sustitución

Peso (Kg)

0 13.66

10 13.56

20 13.50

30 13.30

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Fig.3.12 Gráfico con el peso de las probetas.

Como se puede apreciar las diferencias de peso no son notables, pero para abundar en este aspecto se usó el mismo software mencionado anteriormente, al realizar el análisis de varianza se obtuvieron los resultados que se tabulan a continuación en la tabla 3.24 y en el anexo 6 aparece un estudio más amplio de los resultados que se obtuvieron con la realización del programa cmputacional.Tabla 3.24 Análisis de varianza para Peso en Kg según % de sustituciónAnálisis de la Varianza

La tabla ANOVA descompone la varianza de los datos en dos componentes: un componente entre grupos y un componente dentro de cada grupo. El F-ratio, que en este caso es igual a 1.65671, es el cociente de la estimación entre grupos y la estimación dentro de los grupos. Puesto que el p-valor del test F es superior o igual a 0.05, no hay diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 4 variables a un 95.0%.3.4 Conclusiones parciales.

1. Los áridos a partir de residuos de hormigón cumplen satisfactoriamente con las especificaciones físicas y mecánicas que dicta la NC 251-2005 para ser utilizados como áridos gruesos en hormigones hidráulicos.

2. Los valores de resistencia media a la compresión obtenidos a las edades que se evaluaron en la investigación reflejan un comportamiento adecuado del árido reciclado con 10, 20 y 30% de residuos de hormigón para la obtención de mezclas de hormigón; demostrando así la certeza del uso de áridos reciclados.

3. En el entorno estudiado no se encontró un punto de inflexión en la curva de ganancia de resistencia, por lo que no se descarta que un punto superior sea más adecuado.

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Conclusiones GeneralesDespués de haber analizado las propiedades físico-mecánica de los áridos gruesos reciclados procedentes de la trituración de paneles no conformes y la elaboración de probetas de hormigón para estimar su calidad, se han arribado a las siguientes conclusiones:

1. Un serio problema actual lo constituye la disposición indiscriminada de los residuos y escombros de construcción, lo cual causa un permanente impacto ambiental negativo, de ahí al apreciar las potencialidades de su empleo por el hombre, la obtención de áridos reciclados aporta múltiples beneficios económicos y medio ambientales facilitando la correcta protección y conservación de los áridos naturales no renovables.

2. Con la aplicación de un sistema de clasificación y trituración adecuada pueden obtenerse áridos de buena calidad con una granulometría adecuada para ser utilizados en la fabricación de hormigones con diferentes calidades.

3. Para potenciar la obtención y aplicación de áridos reciclados en la fabricación de hormigones, se deberá formular una estrategia para evaluar los RCA disponibles en las entidades de la construcción para su reutilización.

4. Los áridos de hormigón reciclado cumplen con las especificaciones físico-mecánicas establecidas en la normativa vigente, por lo que son aptos para elaborar hormigones de 25 MPa con la presencia de ellos hasta un 30% de sustitución del árido grueso natural.

Recomendaciones Se recomienda estudiar la sustitución de residuos de hormigón en valores

mayores al 30%. Realizar una posterior evaluación de los ensayos de resistencia a compresión del

hormigón a la edad de 60 y 90 días que no fueron realizados por la no disponibilidad de tiempo.

Continuar profundizando en este tema que a nuestro entender es de vital importancia para el desarrollo de las entidades del territorio y de la propia municipalidad.

Aplicar el Modelo de Gestión de los RCD no solo en las entidades del MICONS en el territorio, sino a otras con características similares, además de poner a disposición de la empresa de Servicios Comunales como una herramienta de trabajo para la toma de decisiones.

Es necesario la confección de una NC que trate con profundidad el tema de los RCD propiamente como en otros países donde existen normas, regulaciones, decretos, los cuales tratan con profundidad y rigor.

Bibliografía 1. AGUADO, A., BARRA, M., GÓMEZ-SOBERÓN, J. M. & GONZÁLEZ, B. 2010.

Potencialidades del hormigón estrucutural y su tecnología en el marco de la sostenibilidad de la construcción. Madrid, España., 17.

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2. AGUILAR, C., MUÑOZ, M. P. & LOYOLA, O. 2005. Utilización del hormigón reciclado como material de reemplazo de árido grueso para la fabricación de hormigones. Universidad de Santiago de Chile, Santiago, CHILE., 10.

3. AGUILAR, J. C. R., MENDOZA, D. N., FUERTES, R. H., GONZÁLEZ, B. B., GILMORE, A. T. & RAMÍREZ (*), R. P. 2007. Caracterización del hormigón elaborado con áridos reciclados producto de la demolición de estructuras de hormigón. Mater. Construcc., Vol. 57, 288, 5-15, octubre-diciembre 2007. ISSN: 0465-2746. 11.

4. AL, P. M. J. H. E. 2006. ¨Manual de gestión integrada de residuos sólidos municipales en ciudades de América Latina y el Caribe¨. Brasil, Instituto Brasileño de Administración Municipal.

5. AL, P. M. J. H. E. 2006. ¨Manual de gestión integrada de residuos sólidos municipales en ciudades de América Latina y el Caribe¨. Brasil, Instituto Brasileño de Administración Municipal.

6. AL., A. K. P. E. Influence of parent concrete on the properties of recycled aggregate concrete, Construction and Building Materials 23 (2009) 829–836.

7. AL., A. R. E. Use of aggregates from recycled construction and demolition waste in concrete, Resources, Conservation and Recycling 50 (2007) 71–81.

8. AL., S. M. E. S. Marinkovic´ et al. / Comparative environmental assessment of natural and recycled aggregate concrete, Waste Management 30 (2010) 2255–2264.

9. ALBERTÍ, X. E. 2009. Aplicaciones de hormigón reciclado: Prefabricados vibrocomprimidos: Adoquines, Mobiliario Urbano

AnexosAnexo 1: Fotos de los elementos prefabricados que se elaboran con calidad de 25 MPa en la Planta de prefabricado de Remedios.

Foto de la pieza prefabricada T-26 de cubierta utilizada en la fabricación de túneles.

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Foto de la pieza prefabricada T-3 de cubierta utilizada en la fabricación de túneles personales.

Foto de la pieza prefabricada T-26 utilizada como elemento de pared.Anexo 2: Ficha Técnica que corresponde al aditivo utilizado (Dynamon Sx-32).

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Anexo 3: Fotos de las probetas confeccionadas.

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Probetas durante el proceso de curado.

Probetas listas para realizar el ensayo de resistencia a compresión.

Anexo 4: Resistencia a compresión con todas las edades que se evaluaron.

Anexo 5: Procesamiento estadístico realizado a los resultados del ensayo de absorción.

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Resumen Estadístico para % de absorción

Esta tabla muestra varios estadísticos para cada una de las 4 columnas de datos. Para comprobar las diferencias significativas entre las medias de las columnas.

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Tabla ANOVA para % de absorción según % de sustituciónAnálisis de la Varianza

La tabla ANOVA descompone la varianza de los datos en dos componentes: un componente entre grupos y un componente dentro de cada grupo. El F-ratio, que en este caso es igual a 34.25, es el cociente de la estimación entre grupos y la estimación dentro de los grupos. Puesto que el p-valor del test F es inferior a 0.05, hay diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 4 variables a un nivel de confianza del 95.0%. Para determinar las medias que son significativamente diferentes unas de otras, se selecciono un Tests de Rangos Múltiples.

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Contraste Múltiple de Rango para % de absorción según % de sustitución

Esta tabla aplica un procedimiento de comparación múltiple para determinar las medias que son significativamente diferentes unas de otras. La mitad inferior de la salida muestra la diferencia estimada entre cada para de medias. El asterisco que se encuentra al lado de los 5 pares, indica que éstos muestran diferencias estadísticamente significativas a un nivel de confianza 95.0%. En la parte superior de la página, se identifican 3 grupos homogéneos según la alineación del signo X en la columna. Dentro de cada columna, los niveles que tienen signo X forman un grupo de medias entre las cuales no hay diferencias estadísticamente significativas. El método actualmente utilizado para discernir entre las medias es el procedimiento de las menores diferencias significativas de Fisher (LSD).Anexo 6: Procesamiento estadístico realizado a los resultados del peso de las probetas.

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Resumen Estadístico para Peso Kg

Esta tabla muestra varios estadísticos para cada una de las 4 columnas de datos. Para comprobar las diferencias significativas entre las medias de las columnas, seleccione Análisis de la Varianza de la lista de Opciones Tabulares. Seleccione Gráfico de Medias de la lista de Opciones Gráficas para mostrar gráficamente las medias.

Tabla ANOVA para Peso Kg según % de sustitución

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La tabla ANOVA descompone la varianza de los datos en dos componentes: un componente entre grupos y un componente dentro de cada grupo. El F-ratio, que en este caso es igual a 1.65671, es el cociente de la estimación entre grupos y la estimación dentro de los grupos. Puesto que el p-valor del test F es superior o igual a 0.05, no hay diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 4 variables a un 95.0%.